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„Duftschrei“ der klugen Pflanzen

Von Hans-Jörg Müllenmeister

Das junge, interdisziplinäre Forschungsgebiet der Pflanzenneurobiologie entschlüsselt gerade die Geheimsprache der Pflanzen. Biologen untersuchen, wie Pflanzen Umweltreize wahrnehmen und darauf reagieren. Die „grünen Bauchredner“ kommunizieren zweisprachig, sie verarbeiten Signale sowohl auf elektrischer, als auch auf molekularer Ebene. Spannend und faszinierend zugleich: Tomatenpflanzen schreien vor Schmerzen auf chemisch duftende Art − also olfaktorisch; Bohnen führen Selbstgespräche, Tabakpflänzchen rufen um Hilfe.

Reizimpulse hangeln sich von Blatt zu Blatt

Das Phänomen der Verständigung zwischen den Pflanzen galt bis in die siebziger Jahre als ausgemachter Humbug. Man schob das empirische Wissen ins Feld der Parawissenschaften oder Esoterik. Inzwischen belehrt uns die Pflanzenneurobiologie eines Besseren. Wie die vernetzten Botschaften in der Pflanze − elektrisch wie chemisch − miteinander reagieren, liegt noch weitgehend im Dunklen. Fest steht, Pflanzen reagieren sofort auf jede Art von Kälte, Wind, Trockenheit, Parasiten, Sonnenlicht oder Verwundung. Die Forscher stießen dabei auf eine neue Art der elektrischen Reizleitung; sie nennen es „systemisches Potential“, wenn ein verwundetes Pflanzengewebe ein elektrisches Signal auslöst und die Information von Blatt zu Blatt weiterreicht wie mit einer Eimerkette. Dieses systemische Potenzial ist nicht vergleichbar mit dem klassischen Aktionspotential, so wie es in tierischen Nervenzellen vorkommt. Nicht der Ionentransport über Zellmembranen − wie bei Tieren −, sondern das Aktivieren so genannter Protonen-Pumpen verursacht die Potentialänderungen, die sich vom Blatt über den Spross bis zum nächsten Blatt fortpflanzen.

Vergiftete Akazien-Fresser

Akazien – die Unterfamilie der Mimosengewächse – sind „sesshaft“, können also vor Gefahren nicht weglaufen. Deswegen sind sie aber nicht wehrlos ihren Feinden ausgesetzt. Im Gegenteil: Sie verfügen über eine verblüffende Abwehrstrategie.

Vor ein paar Jahren gab es in Südafrika ein großes Antilopensterben. Tausende Tiere verendeten scheinbar grundlos. Die Tiere wurden vergiftet, ihre Nahrung war nur angedaut, ihre Leber stark vergrößert. Die Antilopen starben durch hohe Dosen von Tannin, ein für sie tödliches Gift. Akazien bilden dieses Gift als Schutz vor Fressfeinden. Je länger sich Antilopen an einer Akazie verköstigen, desto höher steigt die Tannin-Produktion des Baums. Instinktiv knabbern die Tiere deshalb nur kurz an einem Baum und nehmen so keine tödliche Giftdosis auf. Wie kam es dennoch zu dem dramatischen Sterben?

Die Forscher analysierten die abgegebenen Gase der Akazien. Verblüffend: Sobald Akazien angefressen werden, bilden sie nicht nur Tannin, sondern auch Ethylen. Dieses „S.O.S.-Gas“ verbreitet sich in der Luft einige Hundert Meter weit und erreicht so benachbarte Artgenossen. Der Nachbarn ist dann vorgewarnt und in Alarmbereitschaft versetzt. Darauf beginnt er mit erhöhter Produktion von Tannin, noch bevor ihn die Antilopen erreichen. Gewöhnlich ziehen die Tiere immer gegen den Wind weiter bis zur nächsten Akazie. Diesmal nicht, denn Zäune hinderten sie am Weiterziehen. Das Nahrungsangebot war also begrenzt. Es führte kein Weg an dem Tannin-verseuchten Futter vorbei. Das war ihr Todesurteil.

Strategische Duftabwehr

Bisher entdeckte man an die Tausend verschiedene „Duftvokabeln“. Selbst Nutzpflanzen wie der Mais zücken duftende Giftspritzen wenn Käferlarven sie verkosten. Sie locken mit Hilfe von Duftstoffen sogar die Feinde ihrer Feinde an. Diesen Abwehrstoff gibt die Maispflanze auch an ihre Nachbarn ab; sie erschnüffeln das Gas und werfen vorsorglich die eigene Giftproduktion an.

Von wegen „dumm wie Bohnenstroh“. Ein polyglottes „Sprachtalent“ im Pflanzenreich ist die Limabohne. Diese Nutzpflanze erkennt an den Bissspuren und am Speichel das an ihr nagende Insekt und lockt daraufhin gezielt dessen Fressfeinde an. Je nach chemischer Zusammensetzung und Menge des Abwehrstoffs „ruft“ sie unterschiedliche Helfer: Raubmilben bei Spinnmilbenbefall oder Schlupfwespen bei Raupenangriffen. Ein erstaunlich differenziertes Vorgehen.

Orchideen-Täuscher, Lug und Trug beim Minnedienst

Was aber zahlen Pflanzen den Verbündeten für ihre Leistung? Sie produzieren z.B. nahrhafte Früchte. Überhaupt spielt das Nahrungsangebot beim Anlocken der Insekten eine wichtige Rolle. Gelegentlich täuschen die Pflanzen ihren „Judaslohn“ auch nur vor. Ganz raffiniert geht da eine bestimmte Orchidee vor, eine europäische Ragwurz-Art. Sie produziert Formen, Farben und Düfte, die ein Insektenmännchen glauben lässt, es hätte ein liebestolles Weibchen vor sich. Mit der Pseudo-Kopulation bestäubt das gehörnte Männchen die Orchidee.

Eine andere Orchidee, nämlich Dendrobium sinense provoziert das Jagdverhalten und den Angriff der Hornisse, um sie unfreiwilligen als Pollentransporteur einzusetzen. Die Orchideenblüte produziert eine Reihe von gasförmigen Substanzen, darunter den Stoff Eicosenol; er ist Bestandteil des Alarm-Pheromons der Honigbienen – „Fremdsprachen“ sollte man eben können! Dieser Stoff dient, wenn Gefahr droht, als S.O.S.-Duftsignal den Bienen untereinander. Die feindliche Hornisse nimmt das Eicosenol wahr, macht sich auf die Suche nach der vermeintlichen Honigbienen-Beute, landet aber stattdessen kopfüber in der Orchideenblüte.

Wurzeln: tastende Fingersensibelchen im Erdreich

Zielstrebig wachsen Wurzeln auf Mineralien zu. Offensichtlich spüren sie schon aus der Distanz, wo Quellen und Nährstoffe auf sie warten. Den Rekord mit den tiefsten Wurzeln der Welt hält ein Feigenbaum Ficus selvaticus aus Transvaal, der seine „Fühler“ 120 m ins Erdreich senkt. Wurzeln erspüren auch verseuchte Regionen, schließlich machen sie um salzhaltige Gebiete einen großräumigen Wuchsbogen. Ständig tasten die Wurzeln den Boden bewertend nach Umweltfaktoren ab wie Wasservorkommen, Nährstoffe, Temperaturwechsel oder Licht. Erstaunliches entdeckten die Forscher bei Wurzeln junger Getreidepflanzen. Diese erzeugen nämlich regelmäßige 220-Hz-Klickgeräusche.

Möglich, dass hier nanomechanische Oszillationen des Zytoskeletts im Zellinnern Vibrationen erzeugen. Eine weitere Beobachtung: Auf neurotoxisches Aluminium (möglicher Auslöser der Alzheimer-Erkrankung) reagieren Wurzeln besonders empfindlich. Pflanzenneurobiologen sehen auch in dem bekannten Phytohormon Auxin (übernimmt vielfältige Aufgaben beim Pflanzenwachstum) eine neurotransmitterartige Substanz. Für Auxin gibt es effektive Transportmechanismen von Zelle zu Zelle. Wurzeln beteiligen sich auch an der Erregerabwehr. Erreicht ihr Alarmsignal die Blätter, scheiden sie Säure aus und locken dadurch friedliche Bakterien an. Diese unterstützen das körpereigene Immunsystem gegen die Keime.

Das Pflanzengedächtnis

Zahlreiche Studien belegen auch, dass Pflanzen ein Erinnerungsvermögen besitzen. Bäume können sich ihre Bewässerungszeiten merken und ihre Entwicklungsphasen daran anpassen. Junge Triebe, deren Wurzeln einer erhöhten Salzkonzentration ausgesetzt waren, haben in späteren Jahren bessere Chancen, derartig tödliche Konzentrationen zu überleben. Schweizer Forscher wollen sogar ein generationenübergreifendes Gedächtnis bei Pflanzen entdeckt haben.

Pflanzen fühlen feinste Berührung

Sanftes Streicheln mit einer Baumwollfaser genügt, damit ein Sonnenblumenkeimling beim Wachsen seine Richtung ändert. Die Prinzessin auf der Erbse ist aber die Rotbeerige Zaunrübe, eine Kletterpflanze. Sie ist so empfindlich, dass sie einen Faden spürt, der weniger als ein Millionstel Gramm wiegt. Das übersteigt bei weitem das Empfindungsvermögen der Tiere und Menschen. Auch UV-Licht registrieren Pflanzen. Wenn es ihnen zu viel ist, bilden sie Pigmente, die wie ein Sonnenschutz wirken (s. Artikel „Astaxanthin – ein genialer Naturwirkstoff“). Und stellt eine Pflanze eine Virusinfektion an sich fest, produziert sie Salizylsäure und stärkt so ihre Abwehrkräfte.

Fragen an den Pflanzen-Organismus

Wetterkapriolen treiben mit Pflanzen ihr launiges Spiel. Es kommt zu Veränderungen im Pflanzenkörper, die wir nicht wahrnehmen. Besteht eine Analogie zwischen dem Nervenimpuls beim Tier und dem Erregungsimpuls bei der Pflanze? Was für Veränderungen erfährt die Pflanzen-Bewegung unter dem Wechsel reizender Außenfaktoren? Zu welchen Veränderungen führen Wasserzufuhr oder -entzug oder das Einwirken verschiedener Gifte? Spannend auch diese Frage: Gibt die sterbende Pflanze ein unverkennbares Zeichen in dem Augenblick, wenn ihr Leben für immer erlischt?

Die Mimose, ein beeindruckendes Bewegungstalent

Während alle Pflanzen nur begrenzt beweglich sind, zeigt die Mimose Mimosa pudica eine lebhafte Bewegung. Erstmals sah ich dieses faszinierende Pflanzengeschöpf auf Java, später in Südindien. Es reagiert auf Berührungsreize – Thigmonastie; Erschütterungsreize – Seismonastie; Verletzung – Traumatonastie und auf Änderungen der Lichtintensität – Photonastie mit einer Bewegung des Blattstiels, dem Fiederstrahl und den Fiederblättchen.

Ein wundersamer Reizmechanismus ist zu beobachten. Das sind drei getrennte und verschiedene Bewegungen an einem einzigen Blatt! Der Hauptblattstiel sinkt, die vier Blättchenstiele bewegen sich seitlich und legen sich aneinander und die kleinen Paare der Blättchen falten sich aufwärts. Wir sind gewohnt, die Pflanzenwelt für empfindungslos zu halten und glauben, nur die Mimose sei besonders berührungsempfindlich, während gewöhnliche Pflanzen passiv und unbeweglich sind. Paradox: Aber die „Empfindsamkeit“ der Mimose beruht nur darauf, dass eine Hälfte ihres Bewegungsorgans verhältnismäßig inaktiv ist. Es ist so, als ob ein kräftiger und ein schwächlicher Mann mit dem Rücken zusammengebunden wären; nur die Reaktion des ersteren würde sichtbar werden. Technisch ist das auch vergleichbar mit einem Bimetallstreifen.

Wie reagieren Pflanzen auf Narkotika?

Sobald Äther auf eine Pflanze einwirkt, beginnt sie ihre Reizbarkeit zu verlieren, gerade so wie ein Mensch sein Bewusstsein in der Äthernarkose verliert. Man misst, wie das Narkotikum allmählich die Erregbarkeit drosselt. Entfernt man den Ätherdampf, gewinnt die Pflanze allmählich ihre normale Reizbarkeit zurück. Die fortgesetzte Wirkung des Narkotikums führt schließlich zum Tod. Und verdünnter Alkoholdampf erhöht vorübergehend die Erregbarkeit. Fortgesetztes Einwirken führt zu einem Depressionszustand. Die Pflanze zeigt einen unsteten, wackeligen „Gang“ im Zustand der Alkoholvergiftung.

Der Todesimpuls einer Erbse

Im Moment des Todes einer Pflanze tritt eine intensive Erregung ein: Es kommt zu einer elektrischen Entladung im Pflanzengewebe. Elektroingenieure unter den Lesern könnten dazu ein verblüffendes Experiment machen. Teilen Sie eine frische grüne Erbse vorsichtig und verbinden Sie ihre innere und äußere Fläche über einen feinen Draht mit einem empfindlichen Spannungsmesser. Die Halb-Erbse bringen Sie in ein Wasserbad, das Sie langsam erwärmen. Beim Todespunkt von 60°C geht ein intensiver elektrischer Impuls durch den Organismus. Dieser ist beim Tod sehr beträchtlich − oft erreicht er bis zu 0,5 Volt. Sind hunderte Paare von Halb-Erbsen auf einem isolierten Draht im Bad in Reihe geschaltet, könnte diese „Halberbsenbatterie“ an den Enden einen elektrischen Impuls von mehreren Hundert Volt abgeben.

Pflanzen-Internet unter Tage

Pflanzen verständigen sich nicht nur oberirdisch. Auch unter der Erde gibt es einen regen Austausch. Dafür sorgt ein gigantisches, dynamisches Wurzelnetz. Beim Informationsaustausch spielen Pilze eine symbiotische Rolle: Sie schaffen den Wurzeln Nährstoffe heran und die Pflanze gibt ihrerseits an sie Zucker ab. Die Pilzfäden dringen in die Wurzelzellen ein, verwachsen mit ihnen und verbinden die Wurzeln untereinander. Den Informationsaustausch ermöglichen lösliche Botenstoffe im Wasser, die von den Wurzeln wie eine Nachricht gelesen werden, z.B. nähern sich schädliche Bakterien oder Tiere? Wertvolle Informationen, die die Wurzel braucht, um Hilfe zu holen, Abwehrsysteme zu aktivieren oder ihr Wachstum flexibel auf neue Situationen einzustellen. Und durch welche Sinnesorgane richten Pflanzen ihre Wuchsorientierung nach der Schwerkraft aus? Das beschreibt der Beitrag „Kurioses über Steine der Lebewesen“.

Grüne, aber gemächliche „Intelligenzbestien“

Pflanzen sind in ihren Bewegungen zwar deutlich langsamer als Tiere, agieren indes flexibel und kreativ. Filmt man z.B. zeitgerafft die Bewegung einer Wurzelspitze, dann verhält sie sich wie ein kriechender Wurm. Grüne Kreaturen sind als “paranormale” Phänomene echte Wahrnehmungskünstler, sie interagieren mit ihrer Umgebung und entwickeln Strategien für das Überleben. Pflanzen planen ihre Zukunft. Das ist eben ihre ureigene „grüne Intelligenz“. Vielleicht sollten wir alle von unserem hohen Evolutionsross absteigen und uns gegenüber den erdverbundenen, stummen Kreaturen dankbar erweisen – der sprichwörtlich grüne Daumen genügt nicht. Atemberaubend, wie wir die grüne Weltlunge aus Raffgier abholzen. Wie dumm muss der Mensch sein, wenn er sich seiner eigenen Lebensgrundlage beraubt?

P.S.: Sprechen wir von Intelligenz, beziehen wir die Fähigkeit zum Denken und Handeln auf uns selbst. Es fällt uns schwer, mit artfremden „Klugheiten“ umzugehen und uns darin hinein zu versetzen. Humorig zeigt das folgender Witz:

Die Schweizer Armee führte ein Manöver durch. Jeder Rekrut erhielt seine Aufgabe − auch Soldat Zwingli, der sollte getarnt als Baum, standhaft seinen Mann stehen. Danach gab’s Manöverkritik. Erbost fragte der Hauptmann den Baum-Darsteller. “Rekrut Zwingli, warum sind sie so plötzlich weggelaufen?“ Er: „Wissen Sie, Herr Hauptmann, zuerst kam ein Liebespaar. Als er ihr ein Herz in meinen Rücken schnitzte, habe ich noch still gehalten. Dann kam ein Hund vorbei und bewässerte mich. Auch da blieb ich standhaft. Aber dann kamen zwei Eichhörnli, die krochen in meine Hosenbeine hoch. Angst bekam ich erst, als das eine zum andern sagte “Dann nehme ich das linke und Du das rechte Nüssli“, − da bin ich weggerannt, Herr Hauptmann“.

Weiter zu:

„Astaxanthin – ein genialer Naturwirkstoff“

„Kurioses über Steine der Lebewesen“.

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